Page 104 - 世界学

088 世 界学 Shi Jie Xue

2. 基本性质
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质子（proton）是一种带 1.6×10 （C）正电荷的亚原子粒子，直径约 1.6~1.7×
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10 m，质量是 938 百万电子伏特 /c²(MeV/c²)，即 1.672621637（83）×10 kg，大
约是电子质量的1836.5倍，质子比中子稍轻，自旋：1/2粒子磁矩：2.7928单位核磁子，
作用力：引力、电磁力、弱核力、强核力。质子属于重子类，由两个上夸克和一个
下夸克通过胶子在强相互作用下构成。原子核中质子数目决定其元素的种类和它属

于何种化学元素。
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半衰期：最短为 10 年（可视为稳定）。
质子数 = 原子序数（就是元素序号）= 核外电子数，中子数 = 质量数 - 质子数。
氧元素是第二周期的元素，所以氧原子只有 2 个电子层，内层 2 个，外层 6 个，
共 8 个电子；而氧原子的质子数也是 8 个。符合核外电子数 = 质子数，所以氧原子

本身是电中性的，不带电荷。
水中的氢离子绝大多数都是水合质子。质子在化学和生物化学中起非常大的作

用，根据酸碱质子理论，可以在水溶液中提供质子的物质一般被称为酸，可以在水
溶液中吸收质子的物质一般被称为碱。

质子获得一个电子可以变成中子，这个过程是可逆的：中子可转换回质子，通
过 β- 衰变，共同形成放射性衰变。事实上，一个自由中子衰变成一个质子，平均

寿命约 15min。
在巨大的压力下，原子核被迫解散，释放出质子与中子。在极大压力下质子会
与电子结合为中子。原来由原子核和电子构造的物质，如今都变成了中子。这样的

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状态，就叫做“中子态”。有报道说已能测出质子内部的压力为 10 Pa，比中子星
内部的压力还强 10 倍。

原子拥有相同质子数的原子是同一种元素。
3. 反质子

1928 年狄拉克预言了反质子的存在，后来正电子的发现证实了狄拉克反粒子
理论。1934 年泡利与克拉夫证明，即使不能形成稳定的负能粒子海，也会有相应

的反粒子存在。根据狄拉克的理论，反质子的质量与质子相同，所带电荷相反，质
子与反质子成对出现或湮没，用两个普通的质子碰撞便可获得反质子，但反质子的
产生阈能为 6.8GeV。1954 年，在加利福尼亚大学的劳伦斯辐射实验室，建成了 64